上海感潮水网地区河网调蓄效应分析

基金项目：教育部博士点基金项目（２００２０２６９０１４），上海青年科技启明星计划跟踪项目（０２ＱＭＧ１４１３）， 上海市生态学重点学科以及 ２１１ 学科建设支持项目资助。 作者简介：杨凯（１９６４－），男，安徽人，教授，主要从事城市水资源与水环境评价与规划研究。Ｅ－ｍａｉｌ： ｋｙａｎｇ＠ｒｅ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
分等级计算各水利片河道可调蓄容量与槽蓄容量的比例（图 ２），河道调蓄效应表现出 明显的等级差异，主要体现在：
（１）从市级河道到村级河道 ＡＣ／Ｃ 的值呈现逐级递增的有序变化规律，即河道等级越低， 可调蓄容量所占的比重越大。由于市级和区（县）级河道为河网系统的主干河道，这些河道 两端必须与河网相连，在河网中主要起引排水作用；乡镇和村级河道为河网系统的支河，两 端仍与河网相连，在河网中主要起调蓄与汇水作用，可变的调蓄容量较大。
图 １ 上海水利控制片分布图
２．２ 河网调蓄功能的表征参数及计算
（１）槽蓄容量（Ｃ）和可调蓄容量（ＡＣ） 河道槽蓄容量（Ｃ）是指在一定水位条件下，该河道所能容纳水体的体积总量。河道的 槽蓄容量大小直接反映出该地区容蓄水资源量、涝水及水资源调度的能力，对于区域防洪排
－ ２ －

按水利片划分下的上海水系见图 １。由于崇明岛、长兴岛和横沙岛这三个江岛片的河道 各自独立成系，且岛内引、排水情况与陆域片有所不同，本文主要分析陆域范围内各个水利 片的调蓄效应。同时，从研究的代表性和数据的可获得性来看，选择嘉宝北片、蕴南片、淀 北片、浦东片、青松大控制片、浦南东片和浦南西片等陆域水利片为重点研究区域，其中， 以淀北片和蕴南片城市化水平最高，两片均位于上海高度城市化地区（外环线以内）。
－ ３ －

表 １ 上海不同水利片的调蓄效应比较
水利片 A（km2）
Wp（％）
RD
SR
ASR
（km/km2） （104m3/km2） （104m3/km2）
嘉宝北片 698.77
4.98
4.69
4.75
6.53
蕴南片
173.37
3.03
3.42
但上海在城市化及社会经济高速发展进程中，为了争夺有限的土地资源，河流水面被人 为侵占、村镇小水体被填埋，使得河网天然调蓄功能萎缩、区域排水矛盾相对突出［１，２］。从 可获得的检索文献来看，国内外针对典型河流或大型湖泊，在自然因素和人为干扰所用下引 起调蓄功能变化的探讨较多，目前对城市化地区河网水系的整体调蓄效应的分析研究大多基 于理论和定性探讨层面，对其定量化计算及分析的研究尚相对薄弱［３－９］。因此，本文采用上 海 ２０ 世纪末水资源普查信息资料，尝试对上海感潮水网地区河网调蓄效应及其与水面率等 相关因素进行分析探讨，以期为城市水系结构的保护及河网调蓄功能的恢复提供科学参考意 义。
级河道对造成这种地区差异的贡献大小，本文进一步比较 ７ 个水利片各等级河道的单位面积
槽蓄容量和单位面积可调蓄容量（图 ３～图 ６），由图分析：
（１）各水利片之间河道调蓄效应的差异随着河流等级的降低呈现逐渐增大的总体变化
趋势。以 ＡＳＲ 为例，市、区级河道的 ＡＳＲ 曲线变化比镇、村级的平缓，市级河道 ＡＳＲ 最低为
3.96
2.83
5.93
5.37
浦南东片 479.00
4.12
4.19
4.71
5.97
浦南西片 293.06
4.96
3.92
9.61
6.75
商榻片
32.42
10.70
2.50
17.59
13.82
注：Ｗｐ、Ｒｐ 和 ＲＤ 分别表示水面率、河面率及河网密度，其中水面率 Ｗｐ 指各水利片的片内水面率，即不包括外河。
（３）乡镇级和村级河道 ＡＣ／Ｃ 的值均大于 １，且可调蓄容量与槽蓄容量差值明显。７ 个 水利片村级河道可调蓄容量达到 ９４０８．４７ 万 ｍ３，比槽蓄容量总和的 ４７３２．３３ 万 ｍ３ 高出一倍 左右，反映出这些低级河道潜在调蓄能力更强。
－ ４ －

0.89
1.37
淀北片
179.28
3.63
2.30
2.77
3.27
淀南片
186.75
4.34
3.21
3.44
4.36
浦东片
1976.60
5.25
4.22
7.03
5.38
青松片
758.23
5.53
3.46
9.31
8.90
太北片
85.05
11.35
3.16
20.80
19.11
太南片
99.96
－ １ －

２ 研究方法及数据来源
２．１ 研究区域的选择
根据平原感潮河网的水流特性，考虑地形高低、水系和边界情况等自然情况，同时兼顾 行政区域，水利部门将上海除苏州河以南的老市区外，在河网水利上共划分为 １４ 个自然片 进行水利分片综合治理，目前已经形成了水系上相对独立、水资源调度上可调节的分片控制 的格局。由于水利片的划分既充分考虑了水系的内在联系，也不可避免地与城市功能等非自 然因素相关，因此本文分析河网水系的调蓄效应是基于上海水利片的划分，这样可以融合河 网发育自然规律以及城市化等人为因素的干涉影响。
河网水系的调蓄效应与城市化过程中河道水系的保护状况有关，特别是近二十年来，随 着城市建设等的发展，上海地区的河道水系呈现减少的趋势，在近 ２０ 年间全市的河网密度 由 ６．５ｋｍ／ｋｍ２ 平方公里下降到 ３．４ｋｍ／ｋｍ２，河面率由 １１．１％下降到 ８．４％，其中以城市化地区的 中小河道减少最快［１０ ］。河道水系的分布也呈现 由市中心区向郊区逐渐减少的趋势，特别是 市中心的黄浦、卢湾、静安等区境内基本无河道，反映出城市化进程中，人为因素的影响加 速了河道水系的衰亡，从而造成城市地区水面率减小，加上河道严重淤积，影响河道过水能 力、调蓄功能及水体生态功能的发挥。
３．２ 调蓄效应的河道等级差异 不同等级河道的规模和功能各不相同，对嘉宝北片、蕴南片、淀北片、浦东片、青松
大控制片、浦南东片和浦南西片等 ７ 个水利片的河道，按市级、区（县）级、乡（镇）级和 村级分等级统计其槽蓄容量和可调蓄容量。从常水位下的槽蓄容量分析，市级 、区（县）级、 乡（镇）级和村级河道的槽蓄容量分别为 ６０５４．４４ 万 ｍ３、９４６９．４６ 万 ｍ３、５８０２．７０ 万 ｍ３ 和 ４７３２．３３ 万 ｍ３，其中区级河道槽蓄容量占总量的比例最高，为 ３６．３４％。但是从可调蓄容量来看，乡 镇级和村级河道的可调蓄容量分别达到 ９４４７．５７ 万 ｍ３ 和 ９４０８．４７ 万 ｍ３，这两级河道的可调 蓄容量占总量的 ６４％左右。
２．３ 数据来源
根据 ２０ 世纪 ８０ 年代初以及 ９０ 年代末上海市水资源普查结果和相应的上海市水资源管 理信息系统，对上海不同水利片上万条不同等级河道数量、长度、槽蓄容量、可调蓄容量以 及水面率状况等基本数据进行了深入的分析和计算。
３ 河网调蓄效应分析
３．１ 河网调蓄效应的总体分布
河网水系调蓄功能与区域内河流数量、长度、主支流分布、水面积、可控制水位等因素 密切相关，表现出空间上不同的组合关系和分布格局。本文计算各水利片单位面积槽蓄容量 和单位面积可调蓄容量（表 １），结果表明：总体来看，上海地区河网天然调蓄效应基本呈 现出由市区→ 城郊结合部 →郊区梯度递增的趋势。蕴南片和淀北片的河网调蓄效应明显最 弱，ＳＲ 和 ＡＳＲ 均为全市的低值中心，这两个水利片恰是上海水利片中高度城市化的两片。 西南部郊区的太北片和商榻片的 ＳＲ 分别为 20.80×104m3/km2 和 17.59×104m3/km，ASR 为 19.11×104m3/km 和 13.82×104m3/km，河网水系的调蓄效应显著大于其它水利片。
１ 引言
上海地处长江三角洲东缘，总面积 ６３４０．５ｋｍ２，是我国最大的工业、经济和贸易中心， 总体上处于工业化和城市化的高速发展时期。境内地势低洼，水系发达，属典型的平原感潮 河网地区，现有大小河道 ２３７８７ 条，河道总长约 ２．１６×１０４ｋｍ，平均河网密度 ３．４１ｋｍ／ｋｍ２， 西南部有湖泊 ２１ 个，面积为 ５９．３２ｋｍ２。众多河流和湖泊构成纵横交织的河网系统，对整个 区域的防洪除涝具有至关重要的调蓄作用，暴雨产生径流后汇入河网，先经过河网的调蓄作 用，然后通过大控制水闸或排涝泵站排入外围河道。

上海感潮水网地区河网调蓄效应分析
杨凯，唐敏
（华东师范大学资源与环境科学学院， 上海 ２０００６２）
摘 要：根据 ２０ 世纪 ８０ 年代初以及 ９０ 年代末上海市水资源普查的数据，对上海感潮水网 地区河网调蓄效应进行分析，结果表明：（１）河网的调蓄效应总体呈现由高度城市化的市区 为低值中心，逐渐向城郊结合部以及郊区递增的分布状况。（２）不同等级河道的调蓄效应差 异明显，低等级河道可调蓄容量占河道总库容的比重大，反映出更强的潜在调蓄能力；而市 区级主干河道蓄水总容积虽大，但用于排蓄洪水的那部分容积占河道总容积却相对较小。（３） 各水利片之间调蓄效应的差异随着河流等级的降低而逐级递增，市区级骨干河道调蓄效应的 地区差异并不明显，而在高度城市化的水利片，由于中小河道数目减少、平均长度萎缩的情 况相对突出，这些地区镇村级支流河道的调蓄效应显著偏低。（４）河网调蓄效应与水面率之 间高度相关，表明水面率对区域除涝是十分关键的因素，由于城市化进程表现为对水面率以 及支流水系的削减，在河网水系保护和恢复过程中应高度重视水面率等控制指标，对提高感 潮水网地区河网的天然调蓄效应至关重要。 关键词： 感潮水网地区 调蓄效应 水面率 城市化 上海
（２）市级和区县级河道 ＡＣ／Ｃ 的值几乎都小于 １，即这两个等级的河道可调蓄容量比槽 蓄容量小。７ 个片市级河道可调蓄容量为 ２９３４．４７ 万 ｍ３，约为槽蓄容量总和为 ６０５４．４４ 万 ｍ３ 的 ５０％，说明这些骨干河道虽然蓄水总容积较大，但用于调蓄洪水的那部分容积占河道总 容积却相对较小。